Problema 2 · Química Selectividad Cataluña Setembre Serie 1 2021

El 14 de gener de 2020 es va produir una gran explosió en una indústria de Tarragona dedicada a la fabricació d'òxid d'etilè. Aquest producte químic s'obté a partir de l'oxidació de l'etilè amb un excés d'oxigen, emprant plata com a catalitzador, segons l'equació química següent:

$$2\,\mathrm{C_2H_4(g)} + \mathrm{O_2(g)} \overset{\mathrm{Ag(s)}}{\rightleftharpoons} 2\,\mathrm{C_2H_4O(g)} \quad \Delta H^\circ (\text{a } 298\text{ K}) = -210\text{ kJ}$$

a)

En un reactor d'1,00 L, i a la temperatura de 298 K, aconseguim obtenir 0,51 mol d'òxid d'etilè fent reaccionar 2,5 mol d'etilè i 1,0 mol d'oxigen en presència de plata. Determineu el valor de la constant d'equilibri en concentracions ($K_c$) a 298 K. Digueu si el valor de la constant d'equilibri en pressions ($K_p$) és igual o diferent que el valor de la constant d'equilibri en concentracions a 298 K, i justifiqueu la resposta. [1,25 punts]

b)

Tindrem un rendiment de la reacció més favorable si la duem a terme en un reactor d'1,00 L i a la temperatura de 400 K? I si la duem a terme en un reactor de 0,50 L i a la temperatura de 298 K? Si mantenim el volum i la temperatura del reactor (1,00 L i 298 K), però no hi introduïm plata, disminuiria la concentració d'òxid d'etilè quan s'assolís l'equilibri? Raoneu les respostes. [1,25 punts]

Dada: Constant dels gasos ideals: $R = 8{,}31\text{ J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$.